东源M4.8级地震现场流动监测的作用

2012-11-20刘少文吴华灯

华南地震 2012年11期

林伟，李敬，刘少文，陈杏，吴华灯

(1.广东省地震局，广东广州 510070；2.中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室，广东广州510070；3.广东省地震预警与重大工程安全诊断重点实验室，广东广州 510070；4.中国地震局地球物理研究所，北京 100081；5.北京市地震局，北京 100080）

0 引言

2012年02月16日2时34分，广东省河源市东源县（北纬23.9°，东经114.5°）发生M4.8（ML5.2）级地震。此次地震造成河源市区、新丰江水库区范围内震感强烈，全省近三分之二地区有感。有感范围东至潮州、西至江门、北至南雄、南至港澳，距离震中200 km范围内普遍有感。地震发生后，广东省地震局立即启动三级应急响应，现场工作队携三套流动地震仪赶赴地震现场。在震后3个小时，现场工作队就到达此次地震震中——东源县锡场镇地震现场，立即开展地震灾害调查的工作。流动监测小组在地震现场架设了三套流动监测设备，开始了余震的观测记录。为主震后的余震监测、震后的趋势判断提供了强有力的保障和丰富的地震观测资料。

1 流动监测现场组网

1.1 新丰江水库地震监测现状

目前，新丰江水库区的地震监测由新丰江地震台网和广东省地震台网共同承担。其中新丰江台网有新丰江、龙潭口、新港、湖羊角4个测震台，这些台站分布在水库区的东南面，并围绕1962年3月6.1级地震震中、在大坝的附近区域（图1）。该台网台站平均间距只有十几公里，是广东省范围内台间距最短、网径最小的测震台网。

此次M 4.8级地震发生在新丰江水库区的西北区域，距离新丰江台网约20多公里的西北面。震中距离最近的新港台超过22 km，距离最远的龙潭口台超过33 km。为此，如果单靠新丰江台网来对此次地震定位，其结果的精度是不够的。一是台站没有包围震中；二是台站布局明显偏向东南面一角。幸好在水库区的外围，在M 4.8级地震震中100 km范围内广东台网有广州（从化）、连平、惠州、龙川、紫金5个测震台（图1），加上距离更远的广东省台网和外省台网台站，较好地包围了震中，保障了此次地震定位的准确性。

1.2 流动台网布局的初步设想

参照以往流动台站架设的经验。通常流动台均围绕地震震中而分布架设的。架设的原则一是尽可能靠近震中位置；二是使流动台与固定台尽可能包围震中；三是根据发震构造的走向而布设，充分考虑断裂的破裂方向和震中的迁移。而此次M4.8级地震的发震构造究竟是北东向断裂、北西向断裂还是其他方向的断裂，到目前为此还是不十分清楚，存在一定的争议。特别是在震后的短时间内要做出比较准确的判断是有一定的困难。因此，现场流动监测小组在流动台架设的初步设计上，只能以围绕震中而架台这一原则进行。由于只携带了三套流动设备，因此在充分考虑地理位置及交通条件的情况下，初步设想就是在震中的北面、南面、东面区域各架设一个流动台。

1.3 流动台网现场组网

地震应急现场工作的主要内容之一就是必须快速建立现场流动监测网（大震时不但有测震、强震，还包括前兆、宏观等监测网）。

图1 东源M4.8级地震震中及周围测震台站分布图Fig.1 Distribution of the Dongyuan M4.8 earthquake epicenter and seismic stations

经过与新丰江台网有关专家的协商，最后确定分别在锡场镇后山上旧的锡场台址和回龙镇洞源台（旧台址，已改造为新丰江水库台阵子台之一，未安装设备）两处架设流动测震台。其中锡场台位于震中的北偏西面，距离大约3.5 km；洞源台位于震中的南偏东面，距离大约13 km（图2）。而流动强震台则架设在测震台山下的村民家里，直线距离大约不超过100 m。

图2 东源M4.8级地震现场监测流动台分布图Fig.2 Distribution of mobile monitoring stations in Dongyuan M4.8 earthquake field

此次各流动台所架设的流动设备包括BDK-2B地震计、24位数据采集器、IP传输单元、太阳能供电系统（由太阳能电池板、充电箱、100AH电池组成）等。台站观测系统通过无线传输系统与省台网中心系统连接在一起，使各流动台监测数据直接汇入省台网中心数据库，现场流动台组网监测组网成功（图3）。流动台与水库区周边省区域台共同组成一个大的监测台网，密切监测震中区仍至整个新丰江水库区发生的余震和小震活动。

2 现场观测记录结果

M4.8级主震发生大约4个小时后，现场流动监测网就开始了正常运行，肩负起现场余震监测重任。直至2月27日00：00时止，广东台网共记录余震400多个，其中ML0.0级以上余震近200多个，这些余震都经过编目后进入了国家地震数据库。另外200多个ML0.0以下的余震，仅是在数量上进行统计。在所有的余震观测记录中，都包括了现场流动台正常记录的观测数据和波形，这些数据和波形为快速、准确的余震交互处理分析和定位提供了更有力的保障。

2.1 余震记录统计结果

图3 东源M4.8级地震现场流动监测组网拓扑图Fig.3 Topology of mobile monitoring network in Dongyuan M4.8 earthquake field

由表1可见主震发生后的当天，余震次数最多，一共发生了107次余震，其中0级以上为69次，0级以下为38次，最大余震震级为ML2.6级；最大余震发生在震后的48小时内，即2012-02-17 19:26:55，ML为4.2级。距离主震时间不到41 h，震级ML相差1级；余震主要发生在2月16日～22日的前7天，总次数为314次，点余震总数的75%。其中：0级以上次数为157次，占0级以上总数近80%；0级以下次数为157次，占0级以下总数的70%。

2.2 余震记录的特点

（1）由于新丰江台网网径较小，因此在日常的观测记录过程中，通常台网的4个台即可记录到ML震级0级及以上的小震活动，加上外围省网的记录，一般都能较精确地完成定位。此次M 4.8级主震发生后，绝大部分编目的余震都是4个以上台站交互处理的结果。极个别地震事件为单台定位。如2012-2-16T3：48：35发生的ML0.2级地震，只有新港台单台记录到，且该台的S-P为2.7 s，距离主震震中较远，因此该震是否属余震，还值得商榷。

表1 东源M4.8级地震余震统计表Table 1 Statistics of aftershocks of Dongyuan M4.8 earthquake

（2）在日常的观测记录中，新丰江台网也经常记录到ML震级0级以下的微震，且通常大部分是4个台同时记录到，少量是单台记录。按照中国地震局编目要求，震级小于0级可以不编目。但这不能否认新丰江水库区发生大量0级以下微震存在的事实。此次余震监测记录及统计结果表明，0级以下微震的次数为223次，比0级以上次数198次还多26次。

（3）在众多的0级以下微震中，2个流动台记录的数量不少，一是二个台距离震中较近，二是震中距离台网最近的台也都超过20 km。由此表明在现场架设流动台是及时的，也是完全必要的。

2.3 主-余震序列特征

根据历史地震统计结果，新丰江地区90%的地震序列属于主震-余震型，此次余震监测记录的结果也表明M 4.8级地震也属主-余震地震序列。

（1）由11天观测记录余震次数的统计结果所作的柱状图（图4）表明：无论是0级以上地震个数，还是0级以下地震个数，随着时间的推移，总体上都呈线性下降的趋势。

（2）从最大震级序列图（图5）来看，随着时间的推移，每天发生余震的最大震级总体上也呈下降趋势，由此说明能量在逐步地释放。

图4 东源M4.8级地震余震次数柱状图Fig.4 Aftershock frequency histogram of Dongyuan M4.8 earthquake

图5 东源M4.8级地震最大震级序列图Fig.5 Sequence diagram of the maximum magnitude of Dongyuan M4.8 earthquake

4 流动监测的作用

4.1 提高监测能力

大震后的余震监测是地震应急工作的首要任务之一。快速、及时地架设好流动台，对大震后的余震活动进行有效的监测是地震现场工作的主要内容。通过现场的流动监测可以取得如下的监测效益。

（1）为地震应急工作收集第一手资料。每次大震后，余震接连不断。而通常发生主震的附近要么没有固定的地震台，要么固定台距离较远，台站密度较稀。无法对震中发生的余震、特别是微震进行有效的监测。此次M4.8级地震震中距离最近的固定台都超过20 km，为此要快速、准确地获取余震信息，必须在震中现场及附近架设流动台。在地震现场为现场工作队和应急指挥部提供余震的第一手资料。

（2）提高余震的监测能力。现场流动台通过有效的通讯网络完成现场组网，并将观测数据传回省台网中心，使台网中心日常记录的台站数有所增加，使整个台网更有效地进行余震监测。一方面，在震中区架设的流动台，可以快速、准确地记录到余震活动，更可贵的是可捕捉到ML0级及更小的微震活动信息，而不会产生遗漏，大大提高监测的能力，降低余震监测的震级下限，在流动台台基好、背景噪声水平较低的情况下，现场单台记录到的震级下限可达到ML-1.0级。另一方面，在无固定台或固定台无法有效监控余震的震中区架设流动台进行监测，完全可以增补无台站的空白。现场流动台网监测，通过VPN与区域台网中心联网，既实现的地震现场余震的监测，也扩大了区域台网的监测能力和监控的范围。

4.2 提高定位精度

流动监测另一作用，主要体现在加密台站观测、大大提高余震的定位能力和精度。对较大的余震，记录的台站数增多，特别是增加了震中的台站，使交互分析处理的能力提高，定位精度也相应得到了提高。对于微震活动，也可能使原来较远固定台站的单台记录，变为多台记录，增强了对余震的交互处理定位的能力。

（1）对于较大震级的余震，定位结果相差不明显。从表2可见，在此次M4.8级地震后统计的5个ML1.9级以上的余震的定位结果看来，发震时间基本上没有误差。位置的经纬度、震级的误差也较小。主要原因是此次震中位于广东台网有效的监控和固定台站包围范围之内。架设的流动台只是在这个范围内增加了台站，加密对地震现场的余震监测。因此，对定位的结果的影响并不太。这说明一是广东台网台站布局合理，十分有效地监控了新丰江水库区域范围内的地震，二是说明交互分析处理、定位的能力较强，即使没有增加震中区流动台进行定位，结果也是十分准确的。

（2）对震级ML0.5级以下的余震，定位结果相差明显。从表3统计的5个微震看来，流动台的增加，使定位结果更加准确。无论是发震时间，还是震中位置经纬度，以及震级都产生了明显的影响。使原来只有位于震中东南一边台站定位，成为了包围定位，有的定位精度由2类提高到1类。大大提高了对微震的定位能力，使许多原来只能靠单台定位的，成为了多台定位。

（3）对于震源深度，定位结果影响明显。由表2、3可见，无论是对于震级较大、或震级较小的余震。增加流动台来定位，对震源深度的结果影响最为明显。相对而言，震级大的，因定位的台站数量较多，影响较小，基本上都小于1 km的偏差。而对于震级较大，则影响十分明显，有的相差不到1 km，有的则相差2～4 km。从每个余震定位深度看来，有流动台的加入，深度都是从大变小，即由深变浅了。这一结果与长期的观测研究水库地震的震源深度结果是相符的，通常在新丰江水库区域发生的地震的震源深度都在5～10 km范围内。个别浅的地震深度不会小于3 km，个别深的地震深度不会大于15 km。

表2 东源M 4.8级地震部分余震 (ML≥1.9)定位结果对比表Table 2 Part of Comparison of positioning results of Dongyuan M4.8 earthquake aftershocks(ML≥1.9)

表3 东源M 4.8级地震部分余震 (ML≤0.5)定位结果对比表Table 3 Part of Comparison of positioning results of Dongyuan M4.8 earthquake aftershocks(ML≤0.5)

4.3 快速获取现场地震烈度

在地震现场架设的强震台，也发挥了积极和重要的作用。M 2.0级以上地震发生时，强震仪都被触发，并自动记录数据，导出数据经计算即可得出现场的地震烈度。17日M 3.5级大余震发生后，很快就得出了烈度为V度的结果。这一结果与现场宏观和感受是相符的，原因是观测点距离震中只有3 km左右，震源深度只有9 km，因此造成地震现场烈度相对较大。这不仅是我省流动监测历史以来首次通过现场强震观测而获取了震中烈度，也是由宏观调查定烈度向数字化烈度迈进了一大步。

4.4 安抚民心、稳定社会

地震现场的流动监测的作用不仅仅体现在收集余震观测资料、加密地震台站等；更重要的是，还肩负起地震现场安抚民心、稳定社会的应急处置任务。此次M 4.8级地震发生后，震中区-东源县锡场镇水库村及周边震震感强烈，基本上大部分人都睡梦中震醒过来，纷纷逃出户外，许多人一直到天亮了都在户外，再也不敢回屋了。一方面余震不断，另一方面担心更大的地震发生；搞得人心惶惶，谣言四起。为此现场工作队的任务之一就是要在现场架设流动台，进行有效观测记录。同时做好群众的宣传工作，安抚民心，公开辟谣、稳定社会秩序。

在17日晚上发生M 3.5现场强有感余震后，流动监测小组成员立即投入安定民心的工作中去，明确告诉群众，这是正常的余震活动，不会产生更大的地震。当天晚上因维修台站的需要，晚上10点多小组离开锡场住地，有人就谣传有更大的地震发生，说地震局的人都撤退了，造成整个锡场镇群众不安。监测小组得知后，明确指出，这是造谣，请大家不要相信，也不要传播。凌晨2点多我们完成维修任务回到住地，看到一片安静，大家深感地震宣传、安抚民心的工作不仅仅是必须的、也是十分重要的。